113年:營養生理生化(2)

酵素動力學利用Kcat/Km來評估酵素的催化效率(catalytic efficiency);Kcat的單位是 s-1,Km的單位是mol/L,Kcat/Km的單位為下列何者?

A係數沒有單位
B含量單位(mole)
C時間單位(sec)
D速率單位(M-1s-1)

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是**酵素動力學(Enzyme Kinetics)中關於催化效率(Catalytic Efficiency)**的定義及其單位換算。 在此概念中,最重要的參數比值為 kcat/Kmk_{cat} / K_m,它被用來衡量酵素對特定受質的專一性與催化效能,特別是在受質濃度極低的情況下([S]Km[S] \ll K_m)。此時酵素反應遵循二級反應動力學(second-order kinetics)。

選項分析

我們透過因次分析(dimensional analysis)來推導單位的正確性:

  • 已知條件

    1. kcatk_{cat} (Turnover number, 轉換數):定義為酵素飽和時,每個酵素活性中心每秒鐘能轉換的受質分子數。題目已給出單位為 s1s^{-1} (即 1/sec1/sec)。
    2. KmK_m (Michaelis constant, 米氏常數):定義為反應速率達到最大速率一半時的受質濃度。題目已給出單位為 mol/Lmol/L (即 Molarity, MM)。
  • 計算 kcat/Kmk_{cat} / K_m 的單位

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